Кислотні оксиди: хімічні властивості, одержання, застосування
Всі хімічні сполуки, що існують у природі, діляться на органічні та неорганічні. Серед останніх виділяють наступні класи: оксиди, гідроксиди, солі. Гідроксиди підрозділяються на основи, кислоти та амфотерні. Серед оксидів також можна виділити кислотні, основні та амфотерні. Речовини останньої групи можуть виявляти як кислотні, так і основні властивості.
Хімічні властивості кислотних оксидів
Такі речовини мають своєрідні хімічні властивості. Кислотні оксиди здатні вступати в хімічні реакції з основними гидроксидами і оксидами. До цієї групи хімічних сполук відносяться такі речовини, як вуглекислий газ, діоксид та триоксид сірки, триоксид хрому, гептаоксід марганцю, пентаоксид фосфору, триоксид і пентаоксид хлору, тетра- і пентаоксид азоту, діоксид кремнію.
Такого роду речовини називаються ще ангідридами. Кислотні властивості оксидів проявляються насамперед під час їх реакцій з водою. При цьому утворюється певна кисневмісна кислота. Наприклад, якщо взяти триоксид сірки і воду в рівних кількостях, отримаємо сульфатну (Сірчану) кислоту. Таким же чином можна синтезувати і фосфорну кислоту, додавши води до оксиду фосфору. Рівняння реакції: Р2О5 + 3Н2О = 2Н3РО4. Точно таким же чином можливо отримати такі кислоти, як нітратна, кремнієва і т. Д. Також кислотні оксиди вступають в хімічну взаємодію з основними або амфотерними гідроксидами. Під час такого роду реакцій утворюються сіль і вода. Наприклад, якщо взяти триоксид сірки і додати до нього гідроксид кальцію, отримаємо сульфат кальцію і воду. Якщо ж додати гідроксид цинку, отримаємо сульфат цинку і воду. Ще одна група речовин, з якими взаємодіють дані хімічні сполуки - основні і амфотерні оксиди. При реакціях з ними утворюється тільки сіль, без води. Приміром, додавши до триоксиду сірки амфотерний оксид алюмінію, отримаємо сульфат алюмінію. А якщо змішати оксид кремнію з основним оксидом кальцію, отримаємо силікат кальцію. Крім того, кислотні оксиди реагують з основними і нормальними солями. При реакції з останніми утворюються кислі солі. Наприклад, якщо до вуглекислого газу додати карбонат кальцію і воду, можна отримати гідрокарбонат кальцію. Рівняння реакції: СО2 + СаСО3 + Н2О = Са (НСО3)2. При реакції кислотних оксидів з основними солями утворюються нормальні солі.
З кислотами і з іншими кислотними оксидами речовини цієї групи не взаємодіють. Точно такі ж хімічні властивості здатні виявляти і амфотерні оксиди, тільки крім цього вони також взаємодіють і з кислотними оксидами і гідроксидами, тобто поєднують в собі і кислотні, і основні властивості.
Фізичні властивості і застосування кислотних оксидів
Існує досить багато різних за своїми фізичними властивостями кислотних оксидів, тому можливо їх використання в самих різних сферах промисловості.
Триоксид сірки
Найчастіше дане з'єднання використовується в хімічній галузі промисловості. Воно є проміжним продуктом, що утворюється в процесі отримання сульфатної кислоти. Даний процес полягає в тому, що пірит заліза спалюють, отримуючи при цьому діоксид сірки, далі останній піддають хімічній реакції з киснем, внаслідок якої утворюється триоксид. Далі з триоксида шляхом додавання до нього води синтезують сірчану кислоту. При нормальних умовах ця речовина являє собою безбарвну рідина з неприємним запахом. При температурі же нижче шістнадцяти градусів за Цельсієм триоксид сірки застигає, утворюючи кристали.
Пентаоксид фосфору
Кислотні оксиди також включають в свій список пентаоксид фосфору. Він являє собою біле снегообразную речовину. Застосовують його як водоотнимающее засіб через те, що він дуже активно вступає у взаємодію з водою, утворюючи при цьому фосфорну кислоту (також він використовується в хімічній промисловості для її добування).
Вуглекислий газ
Це найпоширеніший в природі з кислотних оксидів. Зміст даного газу в складі атмосфери Землі - близько одного відсотка. У нормальних умовах дана речовина являє собою газ, який не має ні кольору, ні запаху. Діоксид вуглецю широко використовується в харчовій промисловості: для виробництва газованих напоїв, в якості розпушувача тіста, як консервант (під позначенням Е290). Зріджений вуглекислий газ застосовується для виготовлення вогнегасників. Також дана речовина відіграє величезну роль у природі - для здійснення фотосинтезу, в результаті якого утворюється життєво важливий для тварин кисень. Рослинам необхідний саме вуглекислий газ. Дана речовина виділяється при горінні всіх без виключення органічних хімічних сполук.
Діоксид кремнію
У нормальних умовах має вигляд безбарвних кристалів. У природі його можна зустріти у вигляді безлічі різноманітних мінералів, таких як кварц, кришталь, халцедон, яшма, топаз, аметист, моріон. Даний кислотний оксид активно використовується у виробництві кераміки, скла, абразивних матеріалів, бетонних виробів, волокно-оптичних кабелів. Також дана речовина застосовується в радіотехніці. У харчовій промисловості його застосовують у вигляді добавки, зашифрованою під назвою Е551. Тут він використовується для збереження первісної форми і консистенції продукту. Дану харчову добавку можна знайти, наприклад, в розчинній каві. Крім того, діоксид кремнію використовують у виробництві зубних паст.
Гептаоксід марганцю
Дана речовина являє собою буро-зелену масу. Використовується воно в основному для синтезу марганцевої кислоти шляхом додавання до оксиду води.
Пентаоксид азоту
Він являє собою тверде безбарвна речовина, що має форму кристалів. Застосовують його в більшості випадків в хімічній промисловості для одержання азотної кислоти або інших оксидів азоту.
Триоксид і тетраоксид хлору
Перший являє собою газ зелено-жовтого кольору, другий - такого ж забарвлення рідина. Використовуються вони в основному в хімічній промисловості для одержання відповідних хлористих кислот.
Отримання кислотних оксидів
Речовини цієї групи можливо отримати внаслідок розкладу кислот під впливом високих температур. У такому випадку утворюється потрібну речовину і вода. Приклади реакцій: Н2СО3 = Н2О + СО2- 2Н3РВ4 = 3Н2О + Р2Про5. Гептаоксід марганцю можна отримати в результаті впливу на перманганат калію концентрованого розчину сульфатної кислоти. Внаслідок цієї реакції утворюються потрібну речовину, сульфат калію і вода. Вуглекислий газ можна отримати внаслідок розкладу карбонової кислоти, взаємодії карбонатів і гідрокарбонатів з кислотами, реакцій харчової соди з лимонною кислотою.
Висновок
Підбивши підсумок всьому написаному вище, можна сказати, що кислотні оксиди отримали широке застосування в хімічній промисловості. Лише деякі з них використовуються також в харчовій та інших галузях.
Кислотні оксиди - це велика група неорганічних хімічних сполук, які мають велике значення і можуть застосовуватися для отримання найрізноманітніших кисневмісних кислот. Також в цю групу входять два найважливіших речовини: вуглекислий газ і діоксид кремнію, перший з яких відіграє величезну роль в природі, а другий представлений у формі багатьох мінералів, що часто використовуються у виготовленні прикрас.
